답변 내역
- 주로 겨울에 키우는 식물이 있는지 궁금합니다.안녕하세요.네 말씀해주신 것처럼 대부분의 식물은 따뜻한 계절인 봄과 여름에 생장하고, 겨울에는 낮은 온도와 일조량 부족으로 인해 생장이 멈추거나 지상부가 말라 죽는 것이 일반적입니다. 그러나 일부 식물은 오히려 겨울철의 낮은 온도와 짧은 일조 조건에 적응하여 자라는 종류도 있으며 이런 식물들은 ‘한랭성 작물’ 혹은 ‘저온성 식물’이라고 부릅니다.겨울에 생육이 가능한 식물은 세포 내 동결 방지 물질을 축적하는데요 포도당, 과당, 글리세롤 같은 당류를 세포 안에 축적하여 세포액의 어는점을 낮추어 얼지 않게 합니다. 또한 잎과 줄기는 시들더라도 뿌리나 구근, 알뿌리 형태로 겨울을 나며 생명을 유지합니다. 게다가 광합성 효율이 낮은 빛에서도 에너지를 얻을 수 있는 효소 시스템을 갖추고 있습니다.겨울철에 잘 자라는 식물의 예로는 시금치가 있습니다. 영하 5°C 정도의 추위도 견딜 수 있으며, 추운 환경에서 자라면 잎이 더 달콤해집니다. 또한 월동배추는 늦가을에 심어 겨울을 지나 초봄에 수확할 수 있고 양파, 마늘은 가을에 심어 겨울을 지나 이듬해 봄~초여름에 수확합니다. 관상용 식물로는 팬지가 있는데요 겨울에도 꽃을 피울 수 있는 대표적인 저온성 화초로, 영하의 기온에서도 생존합니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.11.0400
- 심해어중 귀신고기는 깊은 수심에서만 살 수 있는 건가요?안녕하세요.질문해주신 귀신고기는 일반적으로 심해어로 알려진 그렌델리우스나 아비시노스와 같은 어류를 통칭해 부르는 표현으로, 주로 수심 약 1500~2500m의 심해 지역에 서식합니다. 이러한 심해어들은 극한 환경에 특화되어 있어서, 실제로 얕은 수심으로 올라오면 생존이 매우 어렵거나 불가능합니다.심해는 고압, 저온, 어두움이라는 세 가지 특성이 결합된 극한 환경으로, 귀신고기의 몸 구조와 생리 기능은 이러한 조건에 정교하게 맞춰져 있습니다. 우선 수심 2000m의 수압은 약 200기압, 즉 대기압의 200배 정도입니다. 귀신고기의 세포막과 단백질 구조는 이런 압력에서 안정적으로 작동하도록 특화되어 있습니다. 이 단백질들은 높은 압력에서 변성되지 않도록 약한 분자 결합으로 유지되어 있는데, 반대로 압력이 급격히 줄어드는 얕은 바다로 올라오면 단백질 구조가 변형되어 효소와 세포 기능이 붕괴됩니다.또한 대부분의 심해어는 기체 부레를 가지지 않거나, 기름 성분으로 부력을 조절하며 수심이 얕은 곳으로 올라오면 급격한 압력 변화로 인해 체내 기체가 팽창하거나, 부력 조절이 불가능해져 수면으로 떠올라버리거나 내장이 손상됩니다.게다가 심해의 온도는 대체로 약 2~4°C에 불과하고 귀신고기의 효소나 대사 시스템은 이런 저온 환경에서만 안정적으로 작동합니다. 온도가 갑자기 올라가면 단백질이 변성되어 대사 기능이 정지하거나, 신경계가 마비 될 수 있습니다.반대로 심해어가 수면 가까이 올라오면 기압 쇼크라 불리는 현상이 나타날 수 있는데요 체내 용존 기체가 팽창해 눈이 튀어나오거나 위·창자가 입 밖으로 돌출되기도 합니다. 또한 세포막이 손상되어 삼투압 균형이 깨지고, 세포가 붓거나 터질 수 있고 혈관 내 기체 방울이 생겨 혈류 장애가 발생하면서 생존이 거의 불가능해집니다. 즉, 귀신고기는 단순히 심해에 산다기보다 그 환경에서만 정상적으로 생리 기능을 유지할 수 있는 구조를 가진 생명체라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.11.0400
- 찬물을 마시는 것과 뜨거운물을 마시는것 신체에 어떤 변화가 오는지 궁금합니다.안녕하세요.질문해주신 것과 같이 찬물과 뜨거운물은 모두 물이지만 온도 차이에 따라 우리 몸의 생리적 반응이 다르게 나타나는데요 우선 찬물이 위에 닿으면 위 주변의 혈관이 일시적으로 수축하면서 위 운동이 느려질 수 있습니다. 이 때문에 식사 직후에 찬물을 많이 마시면 소화 속도가 약간 늦어질 수 있습니다. 반면 운동 후 체온이 높을 때 찬물을 마시면 체온을 빠르게 낮추고 탈수를 완화하는 데 도움이 됩니다. 다만 너무 차가운 물은 위경련을 유발할 수 있으므로, 약간 차가운 정도가 좋습니다.뜨거운물은 일반적으로 40~60°C 정도의 따뜻한 물을 뜻하는데요 따뜻한 물은 혈관을 확장시켜 혈류를 원활하게 만들어 줍니다. 이로 인해 근육 긴장이 풀리고, 몸이 이완되며, 특히 아침에 마시면 장운동을 촉진해 배변을 도울 수 있습니다. 또한 따뜻한 물은 위와 장의 점막을 자극하지 않아 소화를 돕고 위산 분비를 완화시키는 경향이 있습니다. 특히 기름진 음식 섭취 후 따뜻한 물을 마시면 지방이 굳는 것을 줄여 소화 부담을 덜어줍니다. 게다가 따뜻한 물은 점막의 혈류를 늘려 코나 목의 건조함을 완화하고, 미세하게 증기를 흡입하는 효과가 있어 기침이나 인후통 완화에도 도움을 줍니다. 감사합니다.학문 / 화학25.11.0400
- 건전지는 왜 시간이 지나면 액체가 새어 나오나요?안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 건전지에서 액체가 새어 나오는 이유는 화학 반응의 부산물과 내부 압력 증가 때문인데요, 건전지는 내부에서 전류를 만들어내기 위해 산화환원 반응이 지속적으로 일어납니다. 그런데 사용이 오래되거나, 사용하지 않고 오래 방치되면 내부의 화학 반응이 불균형해지면서 전해액이 분해되고 가스가 발생하게 됩니다.일반적인 알카라인 건전지의 경우, 내부에는 수산화칼륨(KOH)이라는 강알칼리성 전해액이 들어 있는데요 이 전해액은 전자를 전달하는 역할을 하지만, 시간이 지나면 전극 물질인 아연(Zn)이 점점 산화되어 아연산화물(ZnO)로 변하면서 전해액과 반응합니다. 이 과정에서 가스가 조금씩 생기고, 내부 압력이 높아지고 압력이 한계치를 넘으면 건전지의 밀봉 부분이 약해지고, 결국 전해액이 미세한 틈으로 새어 나오게 됩니다.이렇게 새어 나온 액체는 바로 수산화칼륨 또는 그 반응 생성물이며 이 물질은 강한 염기성이기 때문에 금속 표면을 부식시키거나, 손에 닿으면 자극을 줄 수 있습니다.또한, 건전지를 기기에 넣은 채로 오랫동안 사용하지 않거나, 고온 다습한 환경에 방치할 경우 내부 부식이 가속화되어 누액 현상이 더 빨리 일어납니다. 감사합니다.학문 / 화학25.11.0300
- 중화반응때 전기전도도가 낮아지는이유안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 중화반응에서는 산과 염기가 만나 물과 염을 생성하는데요 이 과정에서 전기전도도가 낮아지는 이유는 반응 도중 용액 속 자유 이온의 수가 줄어들기 때문입니다.중화반응의 기본 원리로 예를 들어, 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH)의 반응의 경우 산의 수소 이온(H⁺)과 염기의 수산화 이온(OH⁻)이 결합하여 전하를 띠지 않는 물 분자를 만들기 때문에, 용액 속의 전하 운반자 역할을 하는 이온이 줄어들게 됩니다.이때 용액의 전기전도도는 이온의 농도와 이동도에 의해 결정되는데요 중화반응이 진행되면서 H⁺와 OH⁻가 사라지고 전하를 띠지 않는 H₂O가 생기면, 전류를 운반할 수 있는 입자 수가 감소하고 전기전도도가 낮아집니다. 따라서 중화가 완전히 일어나면, 처음의 산이나 염기 용액보다 전도도가 크게 줄어듭니다.이온이 남아있는데도 전도도가 줄어드는 이유는 중화 후에도 Na⁺, Cl⁻ 같은 이온은 여전히 용액에 존재하지만 이들은 H⁺나 OH⁻처럼 이온 이동도가 매우 큰 이온이 아니기 때문에, 용액의 전체 전도도에 미치는 영향은 훨씬 작은 것입니다. 감사합니다.학문 / 화학25.11.025.01명 평가00
- 냉장고 안의 물이 얼 때 부피가 커지는 이유는 무엇인가요?안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 대부분의 물질은 온도가 낮아지면 분자 운동이 줄어들면서 입자 간 거리가 가까워지고, 그 결과 고체 상태에서 부피가 작아집니다. 그러나 물(H₂O)은 예외적으로 얼 때 부피가 커지는 독특한 물질인데요 그 이유는 물 분자 간에 작용하는 수소결합 때문입니다.액체 상태의 물에서는 분자들이 끊임없이 움직이면서 수소결합이 생겼다가 끊어지기를 반복하는데요, 이때 분자들이 서로 가까이 붙어 있어 비교적 조밀한 구조를 가집니다.하지만 물이 0 ℃ 이하로 냉각되어 얼음으로 바뀌면, 물 분자들이 일정한 방향으로 정렬되며 규칙적인 육각형 격자 구조를 형성합니다. 이 구조는 내부에 빈 공간이 많기 때문에, 같은 질량의 물이라도 얼음 상태가 액체 상태보다 부피가 약 9% 정도 커집니다. 즉, 물이 얼 때 부피가 커지는 이유는 수소결합으로 형성된 얼음의 육각형 결정 구조가 분자 사이의 간격을 넓히기 때문이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.학문 / 화학25.11.0200
- 모기는 며칠동안 흡혈을 안하면 아사할 가능성이 있나요? 그리고 선호하는 혈액형이 있는지요?안녕하세요.모기가 흡혈을 하지 않으면 아사할 가능성이 있는가에 대해서 말씀드리면, 대부분의 모기 성충은 흡혈을 하지 않아도 일정 기간은 충분히 생존할 수 있습니다.우선 모기는 암컷만이 흡혈을 하며, 그 이유는 먹기 위해서가 아니라 알을 성숙시키기 위한 단백질 공급원으로서 혈액을 이용하기 때문인데요 다시 말해, 모기의 에너지 공급원은 혈액이 아니라 꽃의 꿀이나 과즙 속의 당분입니다. 실제로 암수 모두 당분을 흡수하여 생명유지를 하고 있으며, 암컷은 교미 후 산란을 위해서만 추가로 혈액을 필요로 합니다. 따라서, 흡혈을 하지 않아도 며칠에서 길게는 1~2주 정도는 충분히 생존할 수 있습니다. 이때 자연상태에서 모기의 수명은 보통 수컷이 약 1주일, 암컷은 2주에서 한 달 정도인데, 흡혈이 없으면 알 형성이 되지 않기 때문에 생존 자체보다 번식 성공률이 낮아지는 것이 더 큰 손실이라고 볼 수 있습니다.또한, 모기를 잡았을 때 피가 나오지 않는 경우는 두 가지 이유로 설명되는데요, 그 모기가 아직 흡혈하지 않은 상태이거나, 최근 흡혈 후 소화가 끝난 뒤라서 체내에 남은 혈액이 거의 없는 경우입니다.모기는 한 번 흡혈을 하면 약 2~3일 동안 혈액 단백질을 소화하며 난자 발달을 진행합니다. 이 기간 동안에는 추가로 흡혈하지 않으며, 산란 후 다시 흡혈 행동을 시작합니다. 즉, 흡혈 → 소화 및 난자 성숙 → 산란 → 재흡혈이라는 주기를 반복합니다.마지막으로, 모기의 혈액형 선호에 관해서는 실제 연구가 있는데요 일본 오사카대학교의 한 실험에서, O형 혈액을 가진 사람에게 모기가 더 자주 달라붙는 경향이 관찰되었습니다. 그 이유는 혈액형 자체보다는, 피부에서 배출되는 화학 신호물질인 젖산, 암모니아, 지방산, 그리고 특정 탄화수소류의 조합이 혈액형에 따라 다르기 때문입니다. O형 사람은 피부 표면에서 특정 화학물질을 상대적으로 많이 분비하는 경향이 있으며, 이것이 모기의 후각 수용기를 더 강하게 자극하는 것으로 보입니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.11.0100
- 크리스퍼 유전자 가위는 DNA 절단 후 어떻게 원하는 유전정보를 넣나요?안녕하세요.말씀하신 대로 CRISPR-Cas9 유전자 가위 기술은 DNA의 특정 위치를 정확하게 절단할 수 있다는 점이 핵심인데요, CRISPR 시스템의 Cas9 단백질은 가위 역할을 합니다. 가이드 RNA가 DNA의 특정 염기서열을 인식하면, Cas9이 그 자리를 이중 가닥으로 절단하며 이렇게 되면 DNA는 손상된 상태가 되어, 세포는 본능적으로 이 손상을 복구하려는 과정을 시작합니다. DNA가 끊어졌을 때 세포는 두 가지 주요 복구 방법 중 하나를 사용합니다. 비상동말단결합은 세포가 빠르게 DNA를 이어붙이는 방식인데요 하지만 정확하지 않아 염기 손실이나 삽입이 일어나서, 유전자가 망가지는 경우가 많습니다. 따라서 유전자를 파괴할 때 주로 사용됩니다. 다음으로 상동 재조합 복구는 세포가 정상적인 복구용 DNA 서열을 참고해서 손상 부위를 복원합니다. 이때 과학자는 원하는 유전자 서열을 포함한 DNA 조각을 함께 세포 안에 넣어줍니다. 세포는 이게 원래 DNA였겠지? 하고 착각하여, 그 주형 DNA를 이용해 절단 부위를 복원하며 그 결과, 원하는 유전정보가 정확하게 삽입됩니다.예를 들어 설명하자면, Cas9 + gRNA를 세포 안으로 주입해 특정 위치를 절단시킵니다. 동시에, 절단 부위 양쪽과 비슷한 염기서열인 상동 서열을 양 끝에 붙인 인공 DNA 조각을 함께 넣습니다. 이후 세포는 손상 복구 과정(HDR) 중에 이 인공 DNA를 참고 서열로 인식하고 그 내용을 자신의 DNA에 붙입니다. 이 과정을 통해 특정 단백질 유전자를 추가하거나, 유전병을 일으키는 돌연변이를 정상 서열로 바꾸는 식의 정밀 편집이 가능한 것입니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.10.315.01명 평가10
- 지식 레벨업100
- 희토류가 왜 중요한것인가요????안녕하세요.희토류는 주기율표에서 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지의 15개 란탄족 원소에, 여기에 성질이 비슷한 스칸듐(Sc)과 이트륨(Y)을 포함한 총 17가지 금속 원소를 말하는 것인데요 이름처럼 희귀한 금속이라는 뜻으로 불리지만, 실제로 지각 내 존재량은 아주 적지는 않습니다. 다만 광석 속에서 순수하게 분리하기 어렵고, 정제 과정이 복잡하고 비용이 많이 드는 금속이라 ‘희토류’라고 부릅니다.희토류는 모두 은백색 금속이며, 전자배치가 비슷해 물리·화학적 성질이 유사하지만, 자성, 발광성, 전기적 특성에서 미묘한 차이를 보여 첨단산업에 필수적입니다.희토류가 특히 중요한 이유는 현대 전자기술, 친환경 에너지, 군수산업 등 거의 모든 첨단 기술의 핵심 소재로 쓰이기 때문인데요, 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy)은 ‘네오디뮴 자석(NdFeB)’의 핵심 성분입니다. 이 자석은 크기에 비해 자기력이 매우 커서, 전기차 모터, 풍력 발전기, 하드디스크, 스마트폰 스피커에 사용되는데요 희토류가 없으면 전기차 구동 효율이나 소형 전자기기의 경량화가 거의 불가능해집니다.또한 현재로서는 완전한 대체는 거의 불가능한데요 다른 금속으로 일부 성능을 보완할 수는 있지만, 효율·내구성·경량화 면에서 희토류를 대체할 만한 물질은 없습니다. 예를 들어 네오디뮴 자석을 대신할 자석은 존재하나, 자력이 약하거나 온도 안정성이 떨어집니다. 그래서 각국은 희토류의 재활용 기술과 대체 합금 개발을 연구 중이지만, 아직 경제성 면에서 완벽한 대체는 어렵습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.10.3000
- 락스 본연의 향긋한 냄새를 맡으면 어떻게 되나요?안녕하세요.락스 차아염소산나트륨, NaOCl을 주성분으로 하는 표백제이며 사실상 염소계 화합물이 휘발하면서 생기는 자극적인 기체로 인체에 유익한 점은 전혀 없습니다. 오히려 흡입 시 여러 해로운 생리적 반응을 일으킬 수 있습니다.락스가 공기 중에서 분해되면 염소(Cl₂) 또는 차아염소산(HOCl) 기체가 발생하는데요, 이 기체들은 수분이 많은 호흡기 점막인 코, 목, 기관지에 닿는 순간 염산(HCl)과 활성 산소종(ROS)을 생성합니다. 이 물질들이 점막 세포의 단백질과 지방막을 산화시켜 기침, 인후통, 가슴 답답함, 눈과 코의 자극, 눈물을 유발하고 폐포의 염증 반응을 통해 기관지염, 폐부종의 가능성이 있습니다.한두 번의 짧은 흡입으로도 일시적인 염증이 생길 수 있지만, 자주 혹은 가까이서 맡을 경우에는 만성 기침이나 호흡곤란과 같은 만성적 변화가 보고되었습니다. 특히 이미 폐기능이 약해져 있는 분이라면 미량의 노출에도 산화 스트레스 증가로 인해 손상이 심해질 수 있습니다.또한 락스 냄새가 살균 작용을 한다는 오해가 있으나, 그 기체를 들이마셔 몸속을 살균한다는 것은 과학적으로 완전히 잘못된 생각입니다. 락스는 표면 소독에는 효과적이지만, 인체 내부의 세포에는 독성으로 작용하기 때문에 들이마시는 것은 결코 이로울 수 없습니다.이미 폐기능 저하 증상이 느껴지신다면, 즉시 공기 순환이 잘되는 곳으로 이동하시고 물을 조금씩 마셔 점막을 보호하며 증상이 지속되거나 호흡이 불편하면 호흡기내과 진료를 꼭 받으셔야 합니다. 의사는 폐확산능(DLCO) 검사나 흉부 X-ray를 통해 염소계 노출로 인한 손상 여부를 확인할 수 있습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.10.305.01명 평가00